Question

小明在研究性學(xué)習(xí)中設(shè)計(jì)了一種可測量磁感應(yīng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)，其裝置如圖所示．在該實(shí)驗(yàn)中，磁鐵固定在水平放置的電子測力計(jì)上，此時電子測力計(jì)的讀數(shù)為G1，磁鐵兩極之間的磁場可視為水平勻強(qiáng)磁場，其余區(qū)域磁場不計(jì)．直銅條AB的兩端通過導(dǎo)線與一電阻連接成閉合回路，總阻值為R.若讓銅條水平且垂直于磁場，以恒定的速率v在磁場中豎直向下運(yùn)動，這時電子測力計(jì)的讀數(shù)為G2，銅條在磁場中的長度為L.

(1)判斷銅條所受安培力的方向，并說明G1和G2哪個大；

(2)求銅條勻速運(yùn)動時所受安培力的大小和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

 

Answer 1

【答案】

(1)安培力的方向豎直向上，G2＞G1　(2)安培力的大小F＝G2－G1　磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B＝

【解析】

試題分析：（1）銅條切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，并在閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)右手定則可知，流過銅條的感應(yīng)電流從B指向A，再利用左手定則可知，銅條受到磁鐵的安培力豎直向上。根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵受到銅條豎直向下的反作用力，所以G2＞G1.
（或者：根據(jù)楞次定律，導(dǎo)體棒所受安培力阻礙其相對磁鐵的運(yùn)動，所以銅條所受安培力的方向向上）
（2）銅條向下勻速運(yùn)動時，銅條切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢F=BLv，閉合回路中的感應(yīng)電流，銅條受到豎直向上的安培力F=BIL；
根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵受到銅條豎直向下的反作用力，大小=F；對磁鐵受力分析并根據(jù)平衡條件有，。
聯(lián)立解得：F=G2-G1，。
考點(diǎn)：受力分析、物體的平衡，牛頓第三定律，楞次定律或右手定則、左手定則的使用，安培力，法拉第電磁感應(yīng)定律，主要考查考生的分析綜合能力。